H.264 กับ H.265 (HEVC) กับ AV1: อธิบายตัวแปลงสัญญาณวิดีโอ

ตัวแปลงสัญญาณสามตัวมีอิทธิพลเหนือภูมิทัศน์: H.264 (มาตรฐานสากล), H.265 (ตัวตายตัวแทนที่มีประสิทธิภาพ) และ AV1 (โอเพ่นซอร์สแห่งอนาคต) แต่ละรายการแสดงถึงข้อดีที่แตกต่างกันระหว่างการบีบอัด ความเข้ากันได้ และราคา

โคเดก ย่อมาจาก คอมเพรสเซอร์-ดีคอมเพรสเซอร์ เป็นอัลกอริธึมที่จะย่อข้อมูลวิดีโอดิบให้เหลือขนาดไฟล์ที่สามารถจัดการได้ หากไม่มีการบีบอัด วิดีโอ 1080p หนึ่งนาทีที่ 30fps จะใช้พื้นที่จัดเก็บข้อมูลประมาณ 10-11 GB นั่นคือมากกว่า 600 GB ต่อชั่วโมง

ผลลัพธ์หลังจากการบีบอัดโคเดก? วิดีโอ 1080p เดียวกันนั้นอาจมีขนาด 1-5 GB สำหรับภาพยนตร์ทั้งเรื่อง ตัวแปลงสัญญาณจะตัดสินใจว่าข้อมูลภาพใดที่จะเก็บไว้และข้อมูลใดที่จะละทิ้งโดยยังคงรักษาคุณภาพการรับรู้ไว้

H.264 หรือที่รู้จักอย่างเป็นทางการในชื่อ Advanced Video Coding (AVC) เปิดตัวครั้งแรกในปี 2546 กว่าสองทศวรรษต่อมา H.264 ยังคงเป็นตัวแปลงสัญญาณวิดีโอที่ได้รับการสนับสนุนอย่างกว้างขวางที่สุดที่มีอยู่ ทุกเบราว์เซอร์ โทรศัพท์ทุกเครื่อง ทุกกล่องสตรีมมิ่ง ทุกเครื่องมือแก้ไขเข้าใจ H.264

ทุกเบราว์เซอร์รองรับการเล่น H.264 ทุกแพลตฟอร์มวิดีโอยอมรับการอัปโหลด H.264 สมาร์ทโฟนทุกเครื่องมีตัวถอดรหัสฮาร์ดแวร์ H.264 โดยเฉพาะซึ่งจัดการการเล่นโดยไม่ทำให้เหนื่อย สำหรับวิดีโอ 1080p ความยาว 10 นาที โดยทั่วไป H.264 จะสร้างไฟล์ขนาดประมาณ 150-250 MB ด้วยการตั้งค่าคุณภาพดี

H.264 เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับสิทธิบัตรซึ่งจัดการโดยกลุ่มลิขสิทธิ์ MPEG-LA อย่างไรก็ตาม ค่าลิขสิทธิ์จะรวมอยู่ในฮาร์ดแวร์ที่คุณมีอยู่แล้ว ดังนั้นผู้ใช้และผู้สร้างเนื้อหาส่วนใหญ่จึงไม่ต้องจ่ายค่าธรรมเนียมโดยตรง

H.265 หรือที่รู้จักกันในชื่อการเข้ารหัสวิดีโอประสิทธิภาพสูง (HEVC) ได้รับมาตรฐานในปี 2013 โดยมีเป้าหมายเดียวคือ ลดบิตเรตลงครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับ H.264 ที่คุณภาพเดียวกัน ในทางปฏิบัติ ไฟล์มีขนาดเล็กลง 25-40% ซึ่งไม่ใช่ขนาดสูงสุดตามทฤษฎี 50% แต่เป็นการปรับปรุงที่สำคัญ

จากการทดสอบ 100 คลิปในเนื้อหาประเภทต่างๆ H.265 มีขนาดเล็กกว่า H.264 โดยเฉลี่ย 33% ประหยัดได้น่าทึ่งที่สุดด้วยเนื้อหา 4K โดยตอนความยาว 45 นาทีอาจลดลงจาก 4.5 GB (H.264) เหลือ 2.9 GB (H.265)

ข้อเสียมีจริง H.265 มีขอบเขตการให้สิทธิ์การใช้งานที่กระจัดกระจายและมีราคาแพง การรองรับเบราว์เซอร์ไม่สอดคล้องกัน — Safari รองรับโดยกำเนิด แต่ Chrome เพิ่มเฉพาะ HEVC ที่เร่งด้วยฮาร์ดแวร์ในช่วงปลายปี 2022 และยังต้องมีเงื่อนไขเฉพาะ Firefox ไม่รองรับในบางแพลตฟอร์มเลย

แม้จะมีความท้าทายเหล่านี้ H.265 ก็ยังฝังแน่นอยู่ในระบบนิเวศของ Apple iPhone บันทึกวิดีโอในรูปแบบ HEVC ตามค่าเริ่มต้น Apple TV และอุปกรณ์ Apple ถอดรหัสเป็นฮาร์ดแวร์ หากขั้นตอนการทำงานของคุณเน้นที่ Apple เป็นหลัก H.265 คือตัวเลือกตัวแปลงสัญญาณที่เป็นธรรมชาติ

AV1 ได้รับการพัฒนาโดย Alliance for Open Media (AOMedia) ซึ่งเป็นกลุ่มบริษัทเทคโนโลยียักษ์ใหญ่ เช่น Google, Apple, Amazon, Netflix, Meta และ Mozilla ตัวแปลงสัญญาณทั้งหมดไม่มีค่าลิขสิทธิ์และเป็นโอเพ่นซอร์ส ช่วยแก้ปัญหาเรื่องลิขสิทธิ์ที่รบกวน H.265

ในแง่ของการบีบอัด AV1 ทำได้ มันสร้างไฟล์ที่เล็กกว่า H.265 ประมาณ 30% และเล็กกว่า H.264 ประมาณ 50% ในคุณภาพเทียบเท่า สำหรับแพลตฟอร์มสตรีมมิ่งที่ให้บริการผู้ใช้หลายล้านคน ความประหยัดเหล่านั้นจะถูกแปลงเป็นค่าใช้จ่าย CDN ที่ถูกกว่าโดยตรง

ข้อเสียเปรียบหลักคือความเร็วในการเข้ารหัส ซอฟต์แวร์การเข้ารหัส AV1 ช้ามาก — ช้ากว่า H.264 ถึง 50-100 เท่าสำหรับการตั้งค่าคุณภาพที่เทียบเคียงได้ ตัวเข้ารหัส AV1 ของฮาร์ดแวร์กำลังเกิดขึ้นแต่ยังไม่แพร่หลาย สิ่งที่คนส่วนใหญ่ไม่ทราบก็คือการถอดรหัสนั้นมีความต้องการมากกว่าเช่นกัน แม้ว่าตัวถอดรหัสฮาร์ดแวร์ AV1 โดยเฉพาะในชิปล่าสุด (Apple M3+, Intel 12th gen+, AMD RDNA 3+) จะสามารถแก้ไขปัญหานี้ได้เป็นส่วนใหญ่

เพื่อให้ตัวเลขที่เป็นรูปธรรม นี่คือลักษณะของวิดีโอ 1080p โดยทั่วไปความยาว 10 นาทีในตัวแปลงสัญญาณต่างๆ H.264 ที่ CRF 23: ประมาณ 200 MB H.265 ที่ CRF 28: ประมาณ 130 MB AV1 ที่ CRF 30: ประมาณ 95 MB คุณภาพของภาพเท่ากัน ขนาดไฟล์ต่างกันอย่างมาก

สำหรับเนื้อหา 4K ระดับการประหยัดตามสัดส่วน คลิป 4K ความยาว 30 นาทีอาจมีขนาด 3.5 GB ใน H.264, 2.2 GB ใน H.265 และ 1.5 GB ใน AV1 เมื่อคุณจัดเก็บวิดีโอหลายพันชั่วโมง ความแตกต่างเหล่านี้จะช่วยประหยัดต้นทุนได้อย่างมาก

H.264 ทำงานได้ทุกที่ ทุกเบราว์เซอร์ ทุกอุปกรณ์ ทุกแพลตฟอร์ม ยอมรับมัน ความครอบคลุมของตลาดมีประสิทธิภาพ 100%

H.265 มีการแบ่งการสนับสนุน อุปกรณ์ Safari และ Apple จัดการได้เอง Chrome รองรับฮาร์ดแวร์ HEVC บนระบบที่เข้ากันได้ การสนับสนุน Firefox แตกต่างกันไปตามแพลตฟอร์ม ผู้ใช้เว็บประมาณ 75% สามารถเล่น H.265 ได้โดยไม่มีปัญหา

AV1 รองรับ Chrome, Firefox, Edge และ Safari เวอร์ชันใหม่กว่า ปริมาณการใช้เว็บประมาณ 85% สามารถเล่น AV1 ได้ และจำนวนนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่ออุปกรณ์รุ่นเก่าหมดอายุการใช้งาน YouTube, Netflix และ Twitch ใช้ AV1 เพื่อจัดส่งไปยังไคลเอนต์ที่รองรับอยู่แล้ว

สำหรับ ความเข้ากันได้สูงสุดและไม่ต้องปวดหัว: ใช้ H.264 มันเล่นได้ทุกที่โดยไม่มีข้อยกเว้น นี่เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับเนื้อหาที่ดาวน์โหลดได้ ไฟล์แนบในอีเมล และสถานการณ์ที่คุณไม่สามารถควบคุมอุปกรณ์เล่นได้

สำหรับ เวิร์กโฟลว์ที่เน้น Apple และเนื้อหา 4K: H.265 ช่วยประหยัดขนาดไฟล์ 25-40% พร้อมการรองรับฮาร์ดแวร์ที่ดีในอุปกรณ์ Apple ความแตกต่างที่แท้จริงแสดงบน 4K — ภาพยนตร์ความยาวสองชั่วโมงใน H.264 ที่ 4K อาจเป็น 25 GB เทียบกับ 16 GB ใน H.265

สำหรับ การสตรีมเว็บและการพิสูจน์อักษรในอนาคต: AV1 เสนอการบีบอัดที่ดีที่สุดและค่าลิขสิทธิ์เป็นศูนย์ หากคุณสามารถมีเวลาในการเข้ารหัสได้และผู้ชมของคุณใช้เบราว์เซอร์สมัยใหม่ AV1 คือตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด

สำหรับ การอัปโหลดโซเชียลมีเดีย: ยึดติดกับ H.264 แพลตฟอร์มเช่น Instagram, TikTok และ Twitter จะเข้ารหัสวิดีโอของคุณอีกครั้ง การอัปโหลดในรูปแบบ H.264 ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแพลตฟอร์มจะได้รับแหล่งที่มาที่ปลอดภัยในการทำงานด้วย

แหล่งที่มาของความสับสนคือความแตกต่างระหว่างตัวแปลงสัญญาณและคอนเทนเนอร์ วิดีโอ H.264 อยู่ในคอนเทนเนอร์ MP4 หรือ MKV วิดีโอ AV1 เข้าไปอยู่ในคอนเทนเนอร์ WebM หรือ MP4 ภาชนะคือกระดาษห่อ ตัวแปลงสัญญาณเป็นอัลกอริธึมการบีบอัดจริง

หากคุณต้องการแปลงระหว่างรูปแบบคอนเทนเนอร์ คุณสามารถทำได้ แปลง MKV เป็น MP4 หรือ แปลง WebM เป็น MP4 โดยไม่ต้องเข้ารหัสวิดีโอใหม่ — เพียงแค่ทำการบรรจุใหม่ การดำเนินการนี้ใช้เวลาไม่กี่วินาทีแทนที่จะเป็นนาที

H.264 เป็นตัวเลือกสากลที่ปลอดภัยและครอบคลุมอุปกรณ์ 100% H.265 ช่วยประหยัดขนาดไฟล์ได้ 25-40% แต่มีความซับซ้อนในการอนุญาตสิทธิ์และการรองรับเบราว์เซอร์ที่ไม่สอดคล้องกัน AV1 มีการบีบอัดที่ดีที่สุด (เล็กกว่า H.264 ถึง 50%) และไม่มีค่าลิขสิทธิ์ แต่การเข้ารหัสช้า สำหรับการนำส่งเว็บ ให้พิจารณาให้บริการ AV1 ด้วยทางเลือก H.264 สำหรับพื้นที่จัดเก็บในตัวเครื่องและเวิร์กโฟลว์ของ Apple H.265 เป็นจุดที่น่าสนใจระหว่างการบีบอัดและความเข้ากันได้